Os benefícios dos motores DC sem escova (BLDC) são claros e são usados em muitas aplicações em veículos e em outros lugares. No entanto, embora sejam mais potentes, mais leves e mais eficientes, eles permanecem mais caros e exigem um controle mais complexo do que os motores DC com escova. Isso significa que deve-se considerar qual tipo de motor é o mais apropriado para cada aplicação dentro de um veículo. Em geral, quanto menos o motor for usado durante uma viagem, maior será o benefício de usar um motor DC com escova.
Figura 1: Existem muitas aplicações para motores no automóvel moderno
Em muitas aplicações de motor, um microcontrolador (MCU) dentro da ECU recebe entradas de controle via CAN ou LIN. Esses sinais são convertidos em sinais de controle de motor modulados por largura de pulso (PWM) e são usados para controlar os interruptores de energia (geralmente mosfet dispositivos) que acionam o motor usando um acionador de portão para aumentar a potência. Os MOSFETs são configurados como uma ponte H que permite que o motor gire em ambas as direções e com sinais PWM, controle a velocidade do rotor.
Com a necessidade de projetos compactos e confiáveis, abordagens integradas são necessárias. A integração do MCU e do estágio de pré-driver é uma opção, embora o software MCU para o MCU seja testado e aprovado para segurança, portanto, a necessidade de portar e recertificar o software impede essa abordagem.
Uma alternativa é usar um driver de controle do motor (MCD) que integra o pré-driver com a ponte H. Isso fornece um alto grau de integração, deixando os designers com a escolha livre de MCU e software associado.
Os recentemente introduzidos TB9053FTG e TB9054FTG da Toshiba baseiam-se numa herança em electrónica automóvel da década de 1970. Esses drivers de motor DC de canal duplo usam BiCD robusto tecnologia, combinando os melhores recursos de bipolar, CMOS e DMOS. Cada dispositivo integra duas pontes H de switches DMOS de canal N, pré-drivers e vários recursos de diagnóstico e controle que permitem que os OEMs automotivos localizem rapidamente a origem das falhas funcionais.
Os dispositivos podem operar no modo PEQUENO, suportando um par de motores 5A, ou no modo GRANDE, utilizando dois canais paralelos para controlar um motor 10A. O processo BiCD da Toshiba oferece baixa resistência de caminho de apenas 290 mΩ, minimizando assim a geração de calor e as necessidades de gerenciamento térmico. A integração dos capacitores para as bombas de carga pré-acionador reduz ainda mais a contagem de componentes externos e o espaço. O design avançado permite o uso de ciclos de trabalho de até 100%.
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| Figura 2: O TB905xFTG pode fornecer até 5 A por canal para dois motores no modo PEQUENO ou até 10 A no modo GRANDE para um único motor. |
As quatro meias-pontes integradas têm entradas PWM individuais que podem ser acionadas em velocidades de 1 kHz a 20 kHz. Para uma operação segura, a inserção de tempo morto é tratada no hardware do dispositivo, enquanto outros pinos suportam a configuração e ativação / desativação do dispositivo.
A interface SPI embutida oferece várias opções de configuração e acesso a dados de diagnóstico, além de permitir o encadeamento em série de vários dispositivos para controlar vários motores. Um limite de sobrecorrente pode ser definido entre 4.6 A e 6.5 A no modo PEQUENO ou 9.2 A e 13.0 no modo LARGE.
O driver do motor pode ser operado exclusivamente via SPI usando um oscilador de 16 MHz integrado e controlador PWM, reduzindo assim a contagem de sinal necessária do MCU. Uma única saída de relógio MCU fornece a base de tempo e, se isso falhar, o oscilador interno pode fornecer uma capacidade de 'limpar casa'.
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| Figura 3: Usar a interface SPI pode reduzir o número de pinos MCU necessários |
Como grandes correntes de motor estão presentes, atender aos requisitos de compatibilidade eletromagnética (EMC) é um desafio, portanto, o TB905xFTG oferece sete taxas de variação (1.09 a 26.25 V / µs) para ajudar nisso. A baixa resistência minimiza a geração de calor. Qualquer calor gerado é rapidamente dissipado por meio do pacote termicamente aprimorado do TB9053FTG, onde um dissipador de calor integrado atinge uma resistência térmica de apenas 0.67 ° C / W, o que significa que um PCB pode fornecer o dissipador de calor necessário em determinados projetos. O TB9054FTG está em um pacote VQFN quadrado de 6 mm com um passo de pino de 0.5 mm e flancos molháveis, tornando este dispositivo AEC-Q100 ideal para inspeção óptica automatizada (AOI), como preferido pela indústria automotiva.
Sumário
Embora muitas aplicações agora usem BLDCs, várias aplicações automotivas continuarão a usar motores DC com escovas por questões de complexidade de projeto e custos. O TB905xFTG da Toshiba usa um processo BiCD avançado para fornecer controle de motor altamente integrado que é configurável e eficiente. Os dispositivos atendem às rígidas exigências de qualidade automotiva e inspeção, ao mesmo tempo em que retêm os MCUs existentes e o software certificado que executam.